在复合材料中,有哪些不同的纤维类型可以用作增强相?
碳纤维是直径约0.005-0.010毫米的长而细的材料,主要由碳原子组成(含量超过90%)。碳原子在微观晶体中键合在一起,这些晶体或多或少地平行于纤维的长轴。晶体对准使光纤的尺寸非常坚固。
玻璃纤维是由极细的玻璃纤维制成的非金属材料。玻璃纤维的基本成分是二氧化硅的形式,主要是沙子,石灰石,石灰和硼砂。它也被认为是最古老,最熟悉的高性能纤维。
芳纶(“芳香族聚酰胺”的缩写)纤维是合成纤维,其中纤维形成物质是长链合成聚酰胺,其至少85%的酰胺键直接连接到两个芳环上。它的分子通过强氢键连接,这些氢键非常有效地传递机械应力,使得可以使用相对较低分子量的链。最著名的芳纶纤维是杜邦的芳纶纤维。
聚合物纤维是人造纤维的一个子集,人造纤维基于合成化学物质,而不是通过纯物理过程从天然材料中产生。例如:聚乙烯纤维(迪尼玛,光谱),PP纤维(英尼格拉),PET纤维,聚酯纤维和许多其他纤维。芳纶纤维也被认为是聚合的。
碳纤维是直径约0.005-0.010毫米的长而细的材料,主要由碳原子组成(含量超过90%)。碳原子在微观晶体中键合在一起,这些晶体或多或少地平行于纤维的长轴。晶体对准使光纤的尺寸非常坚固。
玻璃纤维是由极细的玻璃纤维制成的非金属材料。玻璃纤维的基本成分是二氧化硅的形式,主要是沙子,石灰石,石灰和硼砂。它也被认为是最古老,最熟悉的高性能纤维。
芳纶(“芳香族聚酰胺”的缩写)纤维是合成纤维,其中纤维形成物质是长链合成聚酰胺,其至少85%的酰胺键直接连接到两个芳环上。它的分子通过强氢键连接,这些氢键非常有效地传递机械应力,使得可以使用相对较低分子量的链。最著名的芳纶纤维是杜邦的芳纶纤维。
聚合物纤维是人造纤维的一个子集,人造纤维基于合成化学物质,而不是通过纯物理过程从天然材料中产生。例如:聚乙烯纤维(迪尼玛,光谱),PP纤维(英尼格拉),PET纤维,聚酯纤维和许多其他纤维。芳纶纤维也被认为是聚合的。
方楠 | 电磁屏蔽用连续碳纤维复合材料
加拿大多伦多大学的研究人员通过机器人3D打印制备出一系列连续碳纤维复合材料,电磁屏蔽效能最高可达52.11 dB。
在电磁屏蔽材料中,连续碳纤维复合材料在密度、耐蚀性、比强度等方面均优于金属。然而,传统的热压或编织工艺无法制成几何形状复杂的电磁屏蔽结构,限制其广泛应用。研究人员以低熔点聚芳醚酮和连续碳纤维为原料,利用机器人3D打印制成具有不同层数和纤维取向的连续碳纤维复合材料。实验结果表明:这些连续碳纤维复合材料在X波段(8.2~12.4 GHz)的电磁屏蔽效能与层数呈线性关系,最大总屏蔽效能得到52.11 dB;随着电场和纤维取向夹角的减小,最大总屏蔽效能随屏蔽层厚度的增加,最高达到158.4 dB/mm,高于此前报道结果。此外,连续碳纤维复合材料的总电磁屏蔽效能是低熔点聚芳醚酮的39倍,但电阻率仅为其1/47。
这项研究提出了一种制备高性能碳纤维复合材料的新方法,有望促进碳纤维复合材料在电磁屏蔽领域的应用。
论文:Evaluation of electromagnetic shielding properties of high-performance continuous carbon fiber composites fabricated by robotic 3D printing
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加拿大多伦多大学的研究人员通过机器人3D打印制备出一系列连续碳纤维复合材料,电磁屏蔽效能最高可达52.11 dB。
在电磁屏蔽材料中,连续碳纤维复合材料在密度、耐蚀性、比强度等方面均优于金属。然而,传统的热压或编织工艺无法制成几何形状复杂的电磁屏蔽结构,限制其广泛应用。研究人员以低熔点聚芳醚酮和连续碳纤维为原料,利用机器人3D打印制成具有不同层数和纤维取向的连续碳纤维复合材料。实验结果表明:这些连续碳纤维复合材料在X波段(8.2~12.4 GHz)的电磁屏蔽效能与层数呈线性关系,最大总屏蔽效能得到52.11 dB;随着电场和纤维取向夹角的减小,最大总屏蔽效能随屏蔽层厚度的增加,最高达到158.4 dB/mm,高于此前报道结果。此外,连续碳纤维复合材料的总电磁屏蔽效能是低熔点聚芳醚酮的39倍,但电阻率仅为其1/47。
这项研究提出了一种制备高性能碳纤维复合材料的新方法,有望促进碳纤维复合材料在电磁屏蔽领域的应用。
论文:Evaluation of electromagnetic shielding properties of high-performance continuous carbon fiber composites fabricated by robotic 3D printing
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方楠 | 电磁屏蔽用连续碳纤维复合材料
加拿大多伦多大学和瑞尔森大学的研究人员合作,利用机器人3D 打印技术,制备出聚芳醚酮-连续碳纤维复合材料,在 X 波段(8.2~12.4 GHz)表现出优异的电磁屏蔽性能。
在聚合物基体中加入连续碳纤维,在提高材料的力学性能的同时,通过构建导电网络还可增强其电磁屏蔽效能。然而,传统的制造技术无法制造出具有复杂几何形状的部件,也难以调整纤维铺层达到理想的电磁屏蔽效果。研究人员以低熔点聚芳醚酮的连续碳纤维丝束预浸料为原料,打印出具有不同纤维取向和层数的连续碳纤维复合材料,并测试了其在X波段范围的电磁屏蔽效能。聚芳醚酮基体的电导率仅0.05 S/m,而连续碳纤维复合材料的电导率达到2.37 S/m。研究发现:连续碳纤维复合材料的电磁屏蔽效能与纤维铺层的层数成线性关系,最高达到52.11 dB,而聚芳醚酮基体仅为1.365 dB;随着电场方向与纤维之间角度的减小,材料单位厚度的屏蔽效能增加,最大为158.4 dB/mm。
这项研究为制备高性能电磁屏蔽材料提供了新方法,这种连续碳纤维复合材料有望用于航天器、机载电子设备等。
论文:Evaluation of electromagnetic shielding properties of high-performance continuous carbon fiber composites fabricated by robotic 3D printing
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加拿大多伦多大学和瑞尔森大学的研究人员合作,利用机器人3D 打印技术,制备出聚芳醚酮-连续碳纤维复合材料,在 X 波段(8.2~12.4 GHz)表现出优异的电磁屏蔽性能。
在聚合物基体中加入连续碳纤维,在提高材料的力学性能的同时,通过构建导电网络还可增强其电磁屏蔽效能。然而,传统的制造技术无法制造出具有复杂几何形状的部件,也难以调整纤维铺层达到理想的电磁屏蔽效果。研究人员以低熔点聚芳醚酮的连续碳纤维丝束预浸料为原料,打印出具有不同纤维取向和层数的连续碳纤维复合材料,并测试了其在X波段范围的电磁屏蔽效能。聚芳醚酮基体的电导率仅0.05 S/m,而连续碳纤维复合材料的电导率达到2.37 S/m。研究发现:连续碳纤维复合材料的电磁屏蔽效能与纤维铺层的层数成线性关系,最高达到52.11 dB,而聚芳醚酮基体仅为1.365 dB;随着电场方向与纤维之间角度的减小,材料单位厚度的屏蔽效能增加,最大为158.4 dB/mm。
这项研究为制备高性能电磁屏蔽材料提供了新方法,这种连续碳纤维复合材料有望用于航天器、机载电子设备等。
论文:Evaluation of electromagnetic shielding properties of high-performance continuous carbon fiber composites fabricated by robotic 3D printing
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